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月亮是如何形成的？

目前最主流的假说是“大碰撞假说”。

大约45亿年前，一颗火星大小的天体忒伊亚撞击了年轻的地球，将地球的一部分(主要是地幔)抛向宇宙，从而诞生了月球。

此前支持“大碰撞假说”的证据来自阿波罗计划(Project Apollo)带回的月球岩石，其中含有与地球地幔几乎相同的氧同位素组成比例。

现在，科学家们有了新的线索，可以进一步支持关于月球形成的“大碰撞假说”。

在最近的一项研究中，来自苏黎世联邦理工学院的地球化学家、宇宙化学家和岩石学家在月球陨石中发现了来自地球地幔的稀有气体(也称为惰性气体)——氦和氖。

标题为“”的相关研究论文已发表在权威科学期刊《科学进展》()上。

四个假设

关于月球的起源，除了大碰撞假说，科学家们先后提出了俘获假说、同源假说和分裂假说，但都有一定的理论缺陷。

在“俘获假说”中，科学家认为月球是太阳系早期形成的众多宇宙天体之一。它也像其他天体一样漂浮在轨道上，直到有一天，由于受到地球引力的吸引，偏离了原来的轨道，成为地球唯一的天然卫星。

但是，要让这个假设成立，地球需要有一个非常大的大气层在它经过的时候消耗月球的能量，从而减缓月球的运动。

而同源假说则讲述了一个不同的故事，即地球和月球形成于同一个主吸积盘。

但这个假说无法解释月球上金属铁的缺乏，也无法解释地月系统的高角动量。

“分裂假说”也有一定的理论缺陷，认为地球因自身快速自转而断裂，断裂的部分成为月球。

但是，要产生这么大的离心力，就需要地球在诞生之初以超高速旋转。

而在“大碰撞假说”中，科学家认为在太阳系诞生的早期，巨大的撞击是常见的。计算机模拟的大碰撞模型表明，这种碰撞后产生的双星系统具有足够的角动量，与当前地月系统的轨道参数相匹配，也可以解释月球具有相对较小内核的原因。

此外，这一假说还能合理解释地球和月球成分的差异:月球的大部分成分来自撞击前的天体，而非原生地球。

然而，这个假设仍然不完美。例如，对陨石的研究表明，内太阳系的火星、灶神星等天体的氧和钨同位素组成与地球不同，而地球和月球的同位素组成非常相似。

一个合理的解释是，导致地月系统形成的撞击混合了地球和月球形成过程中挥发的物质，这可能导致两个天体之间的同位素组成趋于平衡，但这一解释仍有争议。

虽然“大碰撞假说”并不完美，但它可能是目前关于月球形成的争论最充分的解释，未来还需要更多的证据来支持。

新证据支持“大碰撞假说”

稀有气体是指属于元素周期表第18族的元素。它们有相似的属性。常温常压下是无色无味的单原子气体，很难进行化学反应。有六种天然稀有气体，分别是氦(He)、氖(Ne)、氩(Ar)、氪(Kr)、氙(Xe)和氡(Rn)。

稀有气体在工业上主要用于照明设备、焊接和too 空检测等。比如氩气和氮气的混合气体，就是白炽灯中充入的保护气体；氪气因为能降低灯丝的蒸发率，所以常用在色温和效率较高的白炽灯中。可以在放电灯中填充不同的稀有气体以产生不同颜色的光，例如氖灯。

在这项工作中，研究小组使用稀有气体质谱仪测量了陨石样品中的亚毫米玻璃颗粒(玄武岩冷却时形成的)，排除了太阳风作为探测气体的来源。

论文的第一作者和通讯记者帕特里齐亚·威尔(Patrizia Will)分析了从南极洲收集的6个月球陨石样本。这些样本是美国宇航局在南极洲的“寒冷沙漠”收集的。它们形成的原因可以推测为:由于缺乏大气层的保护，月球表面不断受到小行星的撞击。一次高能撞击使岩石碎片从熔岩流中层喷涌而出，最终以陨石的形式来到地球。

这些陨石由玄武岩组成，是岩浆从月球内部涌出并迅速冷却后形成的。由于形成后被其他玄武岩层覆盖，避免了宇宙射线特别是太阳风的破坏。

结果表明，玻璃粒子保留了太阳气体的化学指纹(同位素特征):月球内部的氦和氖，探测到的氦和氖含量远高于预期。

这一发现有力地支持了月球“继承”了地球天然存在的稀有气体。“这是一个令人兴奋的结果，这些玄武岩材料与暴露在月球表面没有任何关系。”威尔说。

对此，论文作者之一、苏黎世联邦理工学院教授Henner Busemann表示:在未来的工作中，研究团队将继续在月球陨石中寻找其他稀有气体，如氙和氪，以及其他挥发性元素，如氢或卤素。

“这一发现可能有助于地球化学和地球物理科学家创建新的模型，更全面地展示这些最易挥发的元素是如何在太阳系内外的行星形成中幸存下来的。”

参考文献:
https://www.eurekalert.org/news-releases/961341
https://en.wikipedia.org/wiki/Giant-Impact _假说

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来源:学术头条

原题:《月亮的起源》又添新线索。这个神秘的星球来自哪里？

编辑:云开叶落。